JPH05118826A

JPH05118826A - 形状検出装置

Info

Publication number: JPH05118826A
Application number: JP28173191A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Yoshimura; 一成吉村; Kuninori Nakamura; 国法中村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1993-05-14
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2675937B2

Abstract

(57)【要約】【目的】精度の高い形状検出を可能とする。【構成】検査用の投光手段１で被検査物体Ｘ上を走査さ
せて検査用ビームを投光する。検査用ビームの被検査物
体Ｘによる反射光を受光手段２で受光する。投光手段１
と受光手段２とを一定距離だけ離して配置する。上記検
査用ビームの反射光の入射角変化を位置検出器３で検出
する。この位置検出器３の出力に基づいて被検査物体Ｘ
の形状を検出する。監視用ビームを上記検査用ビームに
一定距離だけ先行させて被検査物体Ｘに投光する監視用
の投光手段４を設ける。この監視用ビームを検査用の投
光手段１の光学系を用いて被検査物体Ｘ上を走査させ
る。監視用ビームの反射光を上記受光手段２の光学系を
通して受光して反射光の光量を検出する光量検出器５を
設ける。光量検出器５の検出出力に応じて被検査物体Ｘ
の面性状に適応させた形状検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを用い物体の
立体形状を検出する形状検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の形状検出装置としては特開平１−
５６５０号公報で提案されたものがある。この形状検出
装置では、図２１に示すように、被検査物体Ｘに光ビー
ムＰを投光する投光手段１と、上記光ビームＰの被検査
物体Ｘによる反射光Ｒを受光する受光手段２とを一定距
離だけ離して配置し、上記受光手段２に被検査物体Ｘま
での距離に対応する反射光Ｒの入射角変化を受光スポッ
トＳの位置変化として検出する位置検出器３を設け、こ
の位置検出器３の出力に基づいて三角測量方式で被検査
物体Ｘの形状を検出している。

【０００３】上記投光手段１の光学系は、レーザ光源２
０と、レーザ光源２０から出力される光ビームのビーム
径を広げるビームエキスパンダ２１と、光路調整用ミラ
ー２２ａ，２２ｂと、偏向手段を構成するビーム走査用
の振動ミラー２３と、投光用の収束レンズ２４ａとで構
成してある。また、受光手段２の光学系は、受光用の収
束レンズ２４ｂと、振動ミラー２３に同期して駆動され
受光スポットＳをビーム走査に関係なく位置検出器３上
に結像させる偏向手段を構成する振動ミラー２５とで構
成してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の形状検出装置では、被検査物体Ｘの表面の面性
状が異なると、精度良く形状測定を行えないという問題
があった。例えば、被検査物体Ｘの表面の角度や反射率
の変化により、位置検出器３に入射される光量は大幅に
変動する。このため、位置検出器３のダイナミックレン
ジによっては位置検出器３の出力から正常に形状検出を
行うことができなくなる。

【０００５】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、被検査物体の表面の面
性状が異なる場合にも、精度の高い形状検出が行える形
状検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、被検査物体上を走査させて検
査用ビームを投光する検査用の投光手段と、上記検査用
ビームの被検査物体による反射光を受光する受光手段と
を一定距離だけ離して配置し、上記検査用ビームの反射
光の入射角変化を検出する位置検出器の出力に基づいて
被検査物体の形状を検出する形状検出装置において、監
視用ビームを上記検査用ビームに一定距離だけ先行させ
て投光する監視用の投光手段を設け、この監視用ビーム
を検査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上を走
査させ、上記監視用ビームの反射光を上記受光手段の光
学系を通して受光して反射光の光量を検出する光量検出
器を設け、この光量検出器の検出出力に応じて被検査物
体の面性状に適応させた形状検出を行っている。

【０００７】なお、上記監視用ビームを検査用ビームの
走査方向において所定距離だけ先行させればよい。ま
た、上記監視用ビームを検査用ビームの走査方向と直交
する方向において所定距離だけ先行させるようにしても
よい。請求項４記載の発明では、上記目的を達成するた
めに、被検査物体上を走査させて光ビームを投光する投
光手段と、上記光ビームの被検査物体による反射光を受
光する受光手段とを一定距離だけ離して配置し、上記光
ビームの反射光の入射角変化を検出する位置検出器の出
力に基づいて被検査物体の形状を検出する形状検出装置
において、上記投光手段の投光するビームを２分割する
分光手段を設け、分光したビームの一方を検査用ビーム
とすると共に、他方を監視用ビームとし、上記監視用ビ
ームを検査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上
を走査させ、上記監視用ビームの反射光を上記受光手段
の光学系を通して受光して反射光の光量を検出する光量
検出器を設け、この光量検出器の検出出力に応じて被検
査物体の面性状に適応させた形状検出を行っている。

【０００８】請求項５記載の発明では、上記目的を達成
するために、被検査物体上を走査させて光ビームを投光
する投光手段と、上記光ビームの被検査物体による反射
光を受光する受光手段とを一定距離だけ離して配置し、
上記光ビームの反射光の入射角変化を検出する位置検出
器の出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形状検
出装置において、上記投光手段で光ビームを被検査物体
上に走査させて上記光ビームの反射光の光量を位置検出
器で検出し、その後上記投光手段で光ビームを同一ライ
ンに走査させ、前回の位置検出器の光量検出出力に応じ
て被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行ってい
る。

【０００９】なお、上記請求項１乃至請求項５のいずれ
かに記載の発明において、請求項６に示すように、上記
監視時点で検出された光量に応じて被検査物体の面性状
に適応させた形状検出を行う方法としては、形状検出時
に監視時の光量が一定となるように投光手段のビームの
強度を調整するようにすればよい。また、監視時点で検
出された光量に応じて被検査物体の面性状に適応させた
形状検出を行う他の方法としては、請求項７に示すよう
に、形状検出時に検出感度が一定となるように位置検出
器側の検出感度を調整してもよい。

【００１０】さらに、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載において、請求項８に示すように、監視用ビーム
と検査用ビームとの波長を異ならせ、光量検出器及び位
置検出器に夫々対応するビームだけを入射させるフィル
タ手段を設けてもよい。また、請求項９に示すように、
監視用ビームと検査用ビームとの偏光モードを異なら
せ、光量検出器及び位置検出器に夫々対応するビームだ
けを入射させるフィルタ手段を設けてもよい。

【００１１】なお、請求項１、請求項２、請求項４及び
請求項５のいずれに記載の発明では、請求項１０に示す
ように、光量検出器と位置検出器とで同一形状のものを
用い、上記光量検出器を所定距離だけ離して位置検出器
に平行に配置することが好ましい場合がある。請求項１
１の発明では、上記目的を達成するために、被検査物体
上を走査させて検査用ビームを投光する検査用の投光手
段と、上記検査用ビームの被検査物体による反射光を受
光する受光手段とを一定距離だけ離して配置し、上記検
査用ビームの反射光の入射角変化を検出する位置検出器
の出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形状検出
装置において、監視用ビームを上記検査用ビームの走査
方向と直交する方向において一定距離だけ先行させて投
光する監視用の投光手段を設け、まず監視用ビームを検
査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上を走査さ
せ、上記監視用ビームの反射光を上記受光手段の光学系
を通して位置検出器で受光して反射光の光量を検出し、
次に検査用ビームを監視用ビームと同一の走査ラインを
走査させ、この際に位置検出器の光量検出出力に応じて
被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行ってい
る。

【００１２】請求項１２の発明では、上記目的を達成す
るために、被検査物体上を走査させて検査用ビームを投
光する検査用の投光手段と、上記検査用ビームの被検査
物体による反射光を受光する受光手段とを一定距離だけ
離して配置し、上記検査用ビームの反射光の入射角変化
を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物体の形
状を検出する形状検出装置において、監視用ビームを上
記検査用ビームの走査方向と直交する方向において一定
距離だけ先行させて投光する監視用の投光手段を設け、
監視用のビームと検査用ビームとの波長を異ならせ、監
視用ビーム及び検査用ビームを検査用の投光手段の光学
系を用いて被検査物体上を走査させ、監視用ビーム及び
検査用ビームとを夫々感知する部分が長手方向において
交互に形成された位置検出器を用いて、上記監視用ビー
ム及び検査用ビームの反射光を上記受光手段の光学系を
通して受光し、監視用ビームの反射光の光量を検出する
と共に形状検出を行い、検査用ビームが監視用ビームと
同一の走査ラインに走査される際に、監視用ビームの光
量検出出力に応じて被検査物体の面性状に適応させた形
状検出を行っている。

【００１３】なお、請求項１３に示すように、上記位置
検出器として、波長の異なる監視用ビームと検査用ビー
ムとを夫々検知する検出セルを長手方向に列設して形成
されたアレイセンサを用いている。請求項１４の発明で
は、上記目的を達成するために、被検査物体上を走査さ
せて検査用ビームを投光する検査用の投光手段と、上記
検査用ビームの被検査物体による反射光を受光する受光
手段とを一定距離だけ離して配置し、上記検査用ビーム
の反射光の入射角変化を検出する位置検出器の出力に基
づいて被検査物体の形状を検出する形状検出装置におい
て、監視用ビームを上記検査用ビームの走査方向と直交
する方向において一定距離だけ先行させて投光する監視
用の投光手段を設け、監視用のビームと検査用ビームと
の波長を異ならせ、監視用ビーム及び検査用ビームを検
査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上を走査さ
せ、上記受光手段の光学系を通した波長の異なる監視用
ビームと検査用ビームとを夫々分光する分光手段を用
い、この分光手段で夫々分光された光を光量検出器及び
位置検出器で受光し、上記光量検出器の検出出力に応じ
て被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行って上
記波長の異なる監視用ビームと検査用ビームとを夫々分
光する分光手段を用い、夫々分光された光を光量検出器
及び位置検出器に入射させている。

【００１４】

【作用】本発明は、上述のように構成することにより、
監視用ビームを用いて先行して被検査物体の面性状の監
視を行い、その結果に応じて形状検出時に適切な検出が
行えるように検査用の投光手段の検査ビームの強度や位
置検出器の検出感度の調整などを行うことができるよう
にして、被検査物体の面性状に応じた精度の高い形状測
定が可能となるようにしたものである。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）図１乃至図４に本発明の一実施例を示す。
本実施例の構成は、図１に示すように基本的には従来例
のものと同じであり、本実施例の特徴とする点は、検査
用の投光手段１の他に、被検査物体Ｘ上に監視用ビーム
（図中破線で示す）を投光する監視用の投光手段４を設
け、この監視用の投光手段４の監視用ビームを、ビーム
スプリッタ２６を用いて振動ミラー２３に同時に入射さ
せてある。ここで、上記検査用の投光手段１と監視用の
投光手段４との光ビームの光軸はずらせてあり、監視用
ビームは検査用ビームから一定距離だけ離して被検査物
体Ｘ上を走査させるようにしてある。そして、上記監視
用ビームの反射光を、投光手段１と同一の受光手段２の
光学系を通して図２に示すように光量検知器５で受光す
るようにしてある。

【００１６】本実施例の場合においては、図２あるいは
図４に示すように、検査用ビームの走査方向において一
定距離（図４中のＬ）だけ先行させるようにしてある。
例えば、被検査物体Ｘ上のｘ₀点における監視用ビーム
の光量が時刻ｔ₀で測定され、検査用ビームが時刻ｔ₁
でｘ₀点に移動したとすると、ｔ₁−ｔ₀の間に監視用
ビームの反射光の光量の判定を行い、検査用ビームの光
量の調整を行うようにすればよい。

【００１７】このようにすれば、被検査物体Ｘを監視
し、検査用ビームの光量の調整を行うことができ、位置
検出器としてダイナミックレンジの広いものを用いなく
ても、精度良く形状検出を行うことができる。しかも、
監視用ビームによる被検査物体Ｘ上の監視結果を用い
て、そのポイントにおける処理方法を変更するというこ
とも可能である。例えば、被検査物体Ｘの検査ポイント
が鏡面で正反射を起こし、そのポイントの光量が非常に
大きい場合には、そのデータを無視したり、あるいはそ
のポイントに穴などがあり、光量が少ない場合には、上
述の場合と同様にデータを無視したり、あるいは０にプ
リセットするといった処理がリアルタイムに行える。

【００１８】さらに、被検査物体Ｘが鏡面などの面性状
のポイントを有し、そのポイント付近で２次反射を起こ
す場合には、図３に示すように複数のスポットが発生す
ることがある。このような場合に対応できるようにする
場合には、光量検出器５として幅方向（図中の上下方
向）に複数並設したものを用い、２次反射の有無を確認
することも可能である。この場合には、例えば２次反射
がある場合には、そのポイントにおける前のデータを用
いてデータの補正を行うなどの処理を行うことが可能と
なる。

【００１９】このようにすれば、予め監視用ビームを用
いて、被検査物体Ｘの面性状を認識することができ、従
ってその後に行われる検査用ビームでの処理方法を決定
することができ、リアルタイムで精度の良い位置検出が
行える。ところで、本実施例とは異なる方法としては、
形状検出を行う前に、検査ポイント毎に予め監視用ビー
ムを用いて反射光量を測定し、その測定結果に応じて形
状検出を行うものがある。

【００２０】しかしながら、この方法では検査ポイント
毎に監視用あるいは検査用ビームを停止しなければなら
ず、しかも振動ミラーやポリゴン等の偏光手段では検査
ポイント毎に停止させると、動作速度が２桁以上も落
ち、このため検出速度が著しく低下し、リアルタイムに
形状を検出することができないという欠点がある。これ
に対して、本実施例の場合には被検査物体Ｘを監視しな
がら同時に検査用ビームの光量の調整を行うことができ
るので、検出速度が低下することもない。

【００２１】（実施例２）図５及び図６に本発明の他の
実施例を示す。上記実施例１においては、監視用ビーム
を検査用ビームの走行方向に一定距離だけ先行させて走
査するようにしていたが、本実施例では図５に示すよう
に走行方向に直交する方向において一定距離Ｌだけ先行
させて走査させるようにしたものである。このため、本
実施例の場合には光量検出器５を位置検出器３の長手方
向において並設してある。

【００２２】本実施例の場合においても、概念的には、
検査用ビームが監視用ビームの光量監視ポイントに達す
るまでの距離が長くなるだけで、実施例１の場合と同様
の効果を期待できる。なお、検査用ビームの走査方向と
直交する方向への移動は、１ラインの走査が終了した時
点で、被検査物体Ｘを移動させてもよいし、あるいは振
動ミラー２３を移動させるようにしてよい。

【００２３】（実施例３）図７に本発明のさらに他の実
施例を示す。上述の実施例の場合には監視用ビームは監
視用の投光手段４から投光するようにしてあったが、図
７に示すように、ビームスプリッタ２６などのビームを
反射及び透過して２分割できる分光手段を用いて検査用
ビームを２分割し、分光手段により反射されたビームを
光路調整用ミラー２７を用いて反射させて振動ミラー２
３に入射させている。そして、本実施例の場合にも、検
査用としてのビームの振動ミラー２３への入射点と、監
視用としてのビームの振動ミラー２３への入射点とが同
一点になるようにして、監視用ビームを検査用ビームの
走査方向に対して一定距離だけ先行させて、被検査物体
Ｘの面性状の監視が行えるようにしてある。このように
すると、監視用の投光手段４を不要とすることができ、
装置の小型化及びコストの低減が望める利点がある。

【００２４】（実施例４）図８にさらに他の実施例を示
す。上述の各実施例の場合には監視用ビームと検査用ビ
ームとを同時に被検査物体Ｘ上に走査させる方法であっ
たが、本実施例では投光手段１のビームを用いて、まず
被検査物体Ｘの面性状などを監視し、その後に新たに形
状検出を行うものである。

【００２５】具体的には、まず図８に示すように１ライ
ンの走査が完了する毎に、検査物体Ｘをビームの走査方
向に直交する方向に移動させながら、被検査物体Ｘ上で
複数ラインに渡って走査を行う。但し、この際に位置検
出器３では形状検出は行わずに、反射光の光量の検出だ
けを行っておく。そして、その上記走査が完了した時点
で上記走査を行ったラインと同一ラインを再度走査す
る。この場合には位置検出器３は形状の検出を行う。つ
まり、最初の走査で、被検査物体Ｘの面性状を監視し、
次の走査で実際の形状検出を行う。このようにしても、
前回の走査時点で得た反射光量の検出データに基づい
て、形状検査時における投光手段のビームの光量制御を
行うことができる。

【００２６】なお、上述の場合には複数ラインの走査後
に、形状検出を行うようにしていたが、勿論１ラインの
走査が終了する毎に、そのラインの形状検査を行うよう
にしてもよい。この場合には上述した同時に監視及び検
査を行う場合よりも検出速度は落ちるが、ポイント毎に
監視及び検査を行う場合よりも数段に検出速度は改善さ
れ、しかも上述の各実施例よりも装置を簡単にでき、コ
ストを低減できる。

【００２７】（実施例５）図９及び図１０に本発明の他
の実施例を示す。本実施例は、上記監視時点で検出され
た光量に応じて被検査物体の面性状に適応させた形状検
出を行う方法を具体的に示した実施例であり、その方法
として形状検出時において監視時の光量が一定となるよ
うに投光手段１のビームの強度を調整するようにしてあ
る。従って、基本構成的には実施例１及び実施例２のも
のとは何等変わりはなく、本実施例の場合には、図９及
び図１０に示すように、光量検出器５の出力から監視用
ビームの反射光の光量を測定して記憶しておく光量測定
部６の出力に応じてレーザ光源２０のビーム強度の調整
するビーム強度調整部７を設けてある点に特徴がある。

【００２８】具体的には、被検査物体Ｘの面性状（スポ
ット的な面性状）が正反射成分の多いものである場合に
は、光量測定部６で検出される光量は増加するので、レ
ーザ光源２０のビーム強度を下げるように制御し、逆に
正反射成分の少ないものである場合には、光量測定部６
で検出される光量は低下するので、レーザ光源２０のビ
ーム強度を上げるように制御して、検査用ビームのビー
ム強度を一定とする。

【００２９】このようにすれば、形状検出部８は常に検
査ビームが被検査物体Ｘの面性状に応じて強度が調整さ
れた状態で、位置検出器３の出力から形状を検出を行う
ことができる。なお、図９は走査方向で一定距離だけ先
行させて被検査物体Ｘの面性状を監視する実施例１に対
応するもので、図１０が走査方向に直交する方向で先行
させて監視する実施例２に対応するものである。

【００３０】（実施例６）図１１及び図１２に示す実施
例は、上記監視時点で検出された光量に応じて被検査物
体の面性状に適応させた形状検出を行う他の方法を具体
的に示した実施例であり、本実施例では光量測定部６に
記憶された反射光の光量に応じて形状検出部８における
検出感度が一定となるように調整するようにしたもので
ある。つまり、上述の実施例５では検査用ビームのビー
ム強度を調整して検出感度を一定にしていたものを、形
状検出部８側の調整を行って検出感度を一定としたもの
である。

【００３１】具体的には、例えば形状検出部８の増幅回
路の増幅率を調整することにより、実施例５で検査用ビ
ームのビーム強度を調整した場合と同様の効果を得るこ
とができる。なお、図１１及び図１２は夫々実施例５の
図９及び図１０に対応するものである。（実施例７）ところで、上述の各実施例において、被検
査物体Ｘが２次反射を起こすものである場合に、検査用
ビームの２次反射光が光量検出器５に入射されてしまう
恐れがあり、この場合には正確な監視を行うことができ
なくなる。

【００３２】そこで、本実施例では監視用ビームと検査
用ビームとで波長を異ならせ、図１３に示すように光量
検出器５及び位置検出器３の夫々の前面に、夫々に対応
するビームだけを透過する光学フィルタ１０，１１を設
けてある。このようにすれば、互いのビームが悪影響を
及ぼすことを防止できる。（実施例８）上記実施例７では波長を異ならせていた
が、監視用ビーム及び検査用ビームの偏光モードを異な
らせても同様の効果を得ることができる。このようにす
る場合には、図１４に示すように、上記実施例７で用い
た光学フィルタ１０，１１の代わりに、偏光フィルタ１
０’，１１’を用いればよい。

【００３３】（実施例９）本実施例では、図１５に示す
ように、光量検出器５として位置検出器３とで同一形状
のものを用い、上記光量検出器５を所定距離だけ離して
位置検出器３に平行に配置してある。このようにする
と、同一測定点における監視用ビームの受光スポット
と、検査用ビームの受光スポットとは同じ条件で各検出
器３，５に入射される。ここで、被検査物体Ｘにおける
高さ方向の変位は、図１６に示すように、位置検出器３
上では矢印方向のスポット位置の移動として検出され
る。

【００３４】ところが、例えば、図３に示すように、光
量検出器５の形状を位置検出器３の形状と異ならせた場
合には、位置検出器３では検出できない２次反射光成分
までも光量検出器５に入射される。このような場合に、
図３で説明したようにデータを補正する機能を備えてい
ない場合には、光量検出器５の検出光量と位置検出器３
との対応がとれないことになる。そこで、２次反射があ
る場合の補正機能がない場合には、上述のように光量検
出器５として位置検出器３とで同一形状のものを用いる
ことが好ましいのである。

【００３５】（実施例１０）図１７の実施例では、位置
検出器３に光量検出器５としての機能を持たせて監視及
び検査を行うものである。具体的には、監視用ビームを
被検査物体Ｘ上を走査させて、この時の反射光の光量を
位置検出器３で検知する。なお、このとき検査用ビーム
は投光していない。そして、被検査物体Ｘを走査方向に
直交する方向に移動させ、上記監視用ビームの走査ライ
ンに検査用ビームの走査ラインを一致させ、検査用ビー
ムを走査して形状の検出を行う。

【００３６】つまり、本実施例では監視用ビームと検査
用ビームとを交互に間欠的に投光させて、同一の走査ラ
イン上を走査させ同一の位置検出器３を用いて面性状の
監視と、形状検査を行うのである。なお、図１７に示す
ように、監視用ビームと検査用ビームとのスポット位置
（Ｂ’，Ａ’）は異なる。また、振動ミラー２３を用い
て監視用ビームと検査用ビームとの走査ラインを合わせ
るようしてよい。

【００３７】（実施例１１）本実施例では、図１８に示
すように、監視用ビームを検査用ビームの走査方向から
直交する方向に所定距離だけずられた位置で走査を行わ
せ、且つ監視用ビーム及び検査用ビームの波長を異なら
せて、監視用ビームと検査用ビームとは同時に被検査物
体Ｘ上を走査させる。そして、本実施例では上記監視用
ビームと検査用ビームとの反射光を同時に同一の位置検
出器３で検出する。但し、この位置検出器３は図示する
ように、監視用ビームと検査用ビームとを夫々感知する
部分を交互に櫛歯状に形成してある。なお、夫々のビー
ムを感知する部分には特定波長の光を感知する素子を用
いて形成してある。このような位置検出器３はＰＳＤ
（ポジション・センシティブ・ディテクタ）などを用
いて実現することが可能である。このようにすれば、同
時に同一の位置検出器３を用いて、異なる走査ラインに
おける面性状の監視と形状検出とを行うことができる。

【００３８】（実施例１２）本実施例では、基本的には
実施例１１と全く同じであり、本実施例の特徴とする点
は、位置検出器３として、波長の異なる監視用ビームと
検査用ビームとを夫々検知する検出セルを長手方向に列
設して形成されたアレイセンサを用いた点に特徴があ
る。

【００３９】（実施例１３）本実施例も、基本的には実
施例１１と同じものであり、本実施例の場合には振動ミ
ラー２５からの光を一旦ライトガイド１３を用いて受
け、そのライトガイド１３で受けた光をビームスプリッ
タ１４を用いて監視用ビームと検査用ビームとに分けて
光量検出器５と位置検出器３との双方で光量及び形状検
出を行っている。本実施例の構成とした場合にも、監視
用ビームと検査用ビームとの互いの干渉を防止すること
ができる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明では上述のように、被検
査物体上を走査させて検査用ビームを投光する検査用の
投光手段と、上記検査用ビームの被検査物体による反射
光を受光する受光手段とを一定距離だけ離して配置し、
上記検査用ビームの反射光の入射角変化を検出する位置
検出器の出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形
状検出装置において、監視用ビームを上記検査用ビーム
に一定距離だけ先行させて投光する監視用の投光手段を
設け、この監視用ビームを検査用の投光手段の光学系を
用いて被検査物体上を走査させ、上記監視用ビームの反
射光を上記受光手段の光学系を通して受光して反射光の
光量を検出する光量検出器を設け、この光量検出器の検
出出力に応じて被検査物体の面性状に適応させた形状検
出を行っているので、監視用ビームを用いて先行して被
検査物体の面性状の監視を行い、その結果に応じて形状
検出時に適切な検出が行えるように検査用の投光手段の
検査ビームの強度や位置検出器の検出感度の調整などを
行うことができ、このため被検査物体の面性状に応じた
精度の高い形状測定が可能となり、しかも被検査物体の
監視を行いながら同時に形状検出を行うことができるの
で、検出速度の低下もない利点がある。

【００４１】請求項４記載の発明では、被検査物体上を
走査させて光ビームを投光する投光手段と、上記光ビー
ムの被検査物体による反射光を受光する受光手段とを一
定距離だけ離して配置し、上記光ビームの反射光の入射
角変化を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物
体の形状を検出する形状検出装置において、上記投光手
段の投光するビームを２分割する分光手段を設け、分光
したビームの一方を検査用ビームとすると共に、他方を
監視用ビームとし、上記監視用ビームを検査用の投光手
段の光学系を用いて被検査物体上を走査させ、上記監視
用ビームの反射光を上記受光手段の光学系を通して受光
して反射光の光量を検出する光量検出器を設け、この光
量検出器の検出出力に応じて被検査物体の面性状に適応
させた形状検出を行っているので、被検査物体の面性状
の監視を行い、その結果に応じて形状検出の時に適切な
検出が行え、精度の高い形状測定が可能となり、しかも
被検査物体の監視を行いながら同時に形状検出を行うこ
とができるので、検出速度の低下もなく、さらに監視用
の投光手段が不要となることにより、装置を簡素化する
ことができる。

【００４２】請求項５記載の発明では、被検査物体上を
走査させて光ビームを投光する投光手段と、上記光ビー
ムの被検査物体による反射光を受光する受光手段とを一
定距離だけ離して配置し、上記光ビームの反射光の入射
角変化を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物
体の形状を検出する形状検出装置において、上記投光手
段で光ビームを被検査物体上に走査させて上記光ビーム
の反射光の光量を位置検出器で検出し、その後上記投光
手段で光ビームを同一ラインに走査させ、前回の位置検
出器の光量検出出力に応じて被検査物体の面性状に適応
させた形状検出を行っているので、監視用ビームを用い
て先行して被検査物体の面性状の監視を行い、その結果
に応じて形状検出の時に適切な検出が行え、精度の高い
形状測定が可能となる。

【００４３】請求項８に示すように、監視用ビームと検
査用ビームとの波長を異ならせ、光量検出器及び位置検
出器に夫々対応するビームだけを入射させるフィルタ手
段を設けると、監視用ビームと検査用ビームとが互いに
悪影響を及ぼすことを防止できる。また、請求項９に示
すように、監視用ビームと検査用ビームとの偏光モード
を異ならせ、光量検出器及び位置検出器に夫々対応する
ビームだけを入射させるフィルタ手段を設けても、監視
用ビームと検査用ビームとが互いに悪影響を及ぼすこと
を防止できる。

【００４４】請求項１０に示すように、光量検出器と位
置検出器とで同一形状のものを用い、上記光量検出器を
所定距離だけ離して位置検出器に平行に配置すると、２
次反射の影響を除去できないような装置である場合に誤
動作を防止できる。請求項１１の発明では、被検査物体
上を走査させて検査用ビームを投光する検査用の投光手
段と、上記検査用ビームの被検査物体による反射光を受
光する受光手段とを一定距離だけ離して配置し、上記検
査用ビームの反射光の入射角変化を検出する位置検出器
の出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形状検出
装置において、監視用ビームを上記検査用ビームの走査
方向と直交する方向において一定距離だけ先行させて投
光する監視用の投光手段を設け、まず監視用ビームを検
査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上を走査さ
せ、上記監視用ビームの反射光を上記受光手段の光学系
を通して位置検出器で受光して反射光の光量を検出し、
次に検査用ビームを監視用ビームと同一の走査ラインを
走査させ、この際に位置検出器の光量検出出力に応じて
被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行っている
ので、位置検出器を監視用と検査用とに共通に用いて装
置を簡素化することができる。

【００４５】請求項１２の発明では、被検査物体上を走
査させて検査用ビームを投光する検査用の投光手段と、
上記検査用ビームの被検査物体による反射光を受光する
受光手段とを一定距離だけ離して配置し、上記検査用ビ
ームの反射光の入射角変化を検出する位置検出器の出力
に基づいて被検査物体の形状を検出する形状検出装置に
おいて、監視用ビームを上記検査用ビームの走査方向と
直交する方向において一定距離だけ先行させて投光する
監視用の投光手段を設け、監視用のビームと検査用ビー
ムとの波長を異ならせ、監視用ビーム及び検査用ビーム
を検査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上を走
査させ、監視用ビーム及び検査用ビームとを夫々感知す
る部分が長手方向において交互に形成された位置検出器
を用いて、上記監視用ビーム及び検査用ビームの反射光
を上記受光手段の光学系を通して受光し、監視用ビーム
の反射光の光量を検出すると共に形状検出を行い、検査
用ビームが監視用ビームと同一の走査ラインに走査され
る際に、監視用ビームの光量検出出力に応じて被検査物
体の面性状に適応させた形状検出を行っているので、監
視用ビームと検査用ビームとが互いに悪影響を及ぼすこ
とを防止し、且つ位置検出器を監視用と検査用とに共通
に用いて装置を簡素化することができる。

【００４６】請求項１４に示すように、被検査物体上を
走査させて検査用ビームを投光する検査用の投光手段
と、上記検査用ビームの被検査物体による反射光を受光
する受光手段とを一定距離だけ離して配置し、上記検査
用ビームの反射光の入射角変化を検出する位置検出器の
出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形状検出装
置において、監視用ビームを上記検査用ビームの走査方
向と直交する方向において一定距離だけ先行させて投光
する監視用の投光手段を設け、監視用のビームと検査用
ビームとの波長を異ならせ、監視用ビーム及び検査用ビ
ームを検査用の投光手段の光学系を用いて被検査物体上
を走査させ、上記受光手段の光学系を通した波長の異な
る監視用ビームと検査用ビームとを夫々分光する分光手
段を用い、この分光手段で夫々分光された光を光量検出
器及び位置検出器で受光し、上記光量検出器の検出出力
に応じて被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行
って上記波長の異なる監視用ビームと検査用ビームとを
夫々分光する分光手段を用い、夫々分光された光を光量
検出器及び位置検出器に入射させているので、監視用ビ
ームと検査用ビームとが互いに悪影響を及ぼすことを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成図である。

【図２】同上の動作の説明図である。

【図３】同上で２次反射の影響を無くす方法の説明図で
ある。

【図４】監視用ビームと検査用ビームとの走査方法の説
明図である。

【図５】実施例２の動作説明図である。

【図６】同上の監視用ビームと検査用ビームとの走査方
法の説明図である。

【図７】実施例３における監視用ビームの形成方法を示
す説明図である。

【図８】実施例４の構成及びその光ビームの走査方法を
示す説明図である。

【図９】実施例５の構成を示す説明図である。

【図１０】同上において監視用ビームの先行走査方法を
異ならせた場合の構成を示す説明図である。

【図１１】実施例６の構成を示す説明図である。

【図１２】同上において監視用ビームの先行走査方法を
異ならせた場合の構成を示す説明図である。

【図１３】実施例７の要部の構成図である。

【図１４】実施例８の要部の構成図である。

【図１５】実施例９の要部の構成図である。

【図１６】同上の動作説明図である。

【図１７】実施例１０の概略構成図である。

【図１８】実施例１１の概略構成図である。

【図１９】実施例１２の概略構成図である。

【図２０】実施例１３の概略構成図である。

【図２１】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１，４投光手段２受光手段３位置検出器５光量検出器２３，２５振動ミラー２４ａ，２４ｂ収束レンズ１４，２６ビームスプリッタ１０，１１光学フィルタ１０’，１１’ 偏光フィルタ１３ライトガイドＸ被検査物体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物体上を走査させて検査用ビーム
を投光する検査用の投光手段と、上記検査用ビームの被
検査物体による反射光を受光する受光手段とを一定距離
だけ離して配置し、上記検査用ビームの反射光の入射角
変化を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物体
の形状を検出する形状検出装置において、監視用ビーム
を上記検査用ビームに一定距離だけ先行させて投光する
監視用の投光手段を設け、この監視用ビームを検査用の
投光手段の光学系を用いて被検査物体上を走査させ、上
記監視用ビームの反射光を上記受光手段の光学系を通し
て受光して反射光の光量を検出する光量検出器を設け、
この光量検出器の検出出力に応じて被検査物体の面性状
に適応させた形状検出を行って成ることを特徴とする形
状検出装置。
【請求項２】上記監視用ビームを検査用ビームの走査
方向において所定距離だけ先行させて成ることを特徴と
する請求項１記載の形状検出装置。
【請求項３】上記監視用ビームを検査用ビームの走査
方向と直交する方向において所定距離だけ先行させて成
ることを特徴とする請求項１記載の形状検出装置。
【請求項４】被検査物体上を走査させて光ビームを投
光する投光手段と、上記光ビームの被検査物体による反
射光を受光する受光手段とを一定距離だけ離して配置
し、上記光ビームの反射光の入射角変化を検出する位置
検出器の出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形
状検出装置において、上記投光手段の投光するビームを
２分割する分光手段を設け、分光したビームの一方を検
査用ビームとすると共に、他方を監視用ビームとし、上
記監視用ビームを検査用の投光手段の光学系を用いて被
検査物体上を走査させ、上記監視用ビームの反射光を上
記受光手段の光学系を通して受光して反射光の光量を検
出する光量検出器を設け、この光量検出器の検出出力に
応じて被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行っ
て成ることを特徴とする形状検出装置。
【請求項５】被検査物体上を走査させて光ビームを投
光する投光手段と、上記光ビームの被検査物体による反
射光を受光する受光手段とを一定距離だけ離して配置
し、上記光ビームの反射光の入射角変化を検出する位置
検出器の出力に基づいて被検査物体の形状を検出する形
状検出装置において、上記投光手段で光ビームを被検査
物体上に走査させて上記光ビームの反射光の光量を位置
検出器で検出し、その後上記投光手段で光ビームを同一
ラインに走査させ、前回の位置検出器の光量検出出力に
応じて被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行っ
て成ることを特徴とする形状検出装置。
【請求項６】上記監視時点で検出された光量に応じて
被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行う方法と
して、形状検出時に監視時の光量が一定となるように投
光手段のビームの強度を調整して成ることを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の形状検出装
置。
【請求項７】上記監視時点で検出された光量に応じて
被検査物体の面性状に適応させた形状検出を行う方法と
して、形状検出時に検出感度が一定となるように位置検
出器側の検出感度を調整して成ることを特徴とする請求
項１乃至請求項５のいずれかに記載の形状検出装置。
【請求項８】監視用ビームと検査用ビームとの波長を
異ならせ、光量検出器及び位置検出器に夫々対応するビ
ームだけを入射させるフィルタ手段を設けて成ることを
特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の形
状検出装置。
【請求項９】監視用ビームと検査用ビームとの偏光モ
ードを異ならせ、光量検出器及び位置検出器に夫々対応
するビームだけを入射させるフィルタ手段を設けて成る
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
載の形状検出装置。
【請求項１０】光量検出器と位置検出器とで同一形状
のものを用い、上記光量検出器を所定距離だけ離して位
置検出器に平行に配置して成ることを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項４及び請求項５のいずれに記載の
形状検出装置。
【請求項１１】被検査物体上を走査させて検査用ビー
ムを投光する検査用の投光手段と、上記検査用ビームの
被検査物体による反射光を受光する受光手段とを一定距
離だけ離して配置し、上記検査用ビームの反射光の入射
角変化を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物
体の形状を検出する形状検出装置において、監視用ビー
ムを上記検査用ビームの走査方向と直交する方向におい
て一定距離だけ先行させて投光する監視用の投光手段を
設け、まず監視用ビームを検査用の投光手段の光学系を
用いて被検査物体上を走査させ、上記監視用ビームの反
射光を上記受光手段の光学系を通して位置検出器で受光
して反射光の光量を検出し、次に検査用ビームを監視用
ビームと同一の走査ラインを走査させ、この際に位置検
出器の光量検出出力に応じて被検査物体の面性状に適応
させた形状検出を行って成ることを特徴とする形状検出
装置。
【請求項１２】被検査物体上を走査させて検査用ビー
ムを投光する検査用の投光手段と、上記検査用ビームの
被検査物体による反射光を受光する受光手段とを一定距
離だけ離して配置し、上記検査用ビームの反射光の入射
角変化を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物
体の形状を検出する形状検出装置において、監視用ビー
ムを上記検査用ビームの走査方向と直交する方向におい
て一定距離だけ先行させて投光する監視用の投光手段を
設け、監視用のビームと検査用ビームとの波長を異なら
せ、監視用ビーム及び検査用ビームを検査用の投光手段
の光学系を用いて被検査物体上を走査させ、監視用ビー
ム及び検査用ビームとを夫々感知する部分が長手方向に
おいて交互に形成された位置検出器を用いて、上記監視
用ビーム及び検査用ビームの反射光を上記受光手段の光
学系を通して受光し、監視用ビームの反射光の光量を検
出すると共に形状検出を行い、検査用ビームが監視用ビ
ームと同一の走査ラインに走査される際に、監視用ビー
ムの光量検出出力に応じて被検査物体の面性状に適応さ
せた形状検出を行って成ることを特徴とする形状検出装
置。
【請求項１３】上記位置検出器として、波長の異なる
監視用ビームと検査用ビームとを夫々検知する検出セル
を長手方向に列設して形成されたアレイセンサを用いて
成ることを特徴とする請求項１２記載の形状検出装置。
【請求項１４】被検査物体上を走査させて検査用ビー
ムを投光する検査用の投光手段と、上記検査用ビームの
被検査物体による反射光を受光する受光手段とを一定距
離だけ離して配置し、上記検査用ビームの反射光の入射
角変化を検出する位置検出器の出力に基づいて被検査物
体の形状を検出する形状検出装置において、監視用ビー
ムを上記検査用ビームの走査方向と直交する方向におい
て一定距離だけ先行させて投光する監視用の投光手段を
設け、監視用のビームと検査用ビームとの波長を異なら
せ、監視用ビーム及び検査用ビームを検査用の投光手段
の光学系を用いて被検査物体上を走査させ、上記受光手
段の光学系を通した波長の異なる監視用ビームと検査用
ビームとを夫々分光する分光手段を用い、この分光手段
で夫々分光された光を光量検出器及び位置検出器で受光
し、上記光量検出器の検出出力に応じて被検査物体の面
性状に適応させた形状検出を行って成ることを特徴とす
る形状検出装置。